北航胡殿印团队丨增材制造材料缺陷演化原位表征及损伤概率化预测

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增材制造材料不可避免含有夹杂、微气孔和未熔融区域等缺陷，阐明缺陷演化规律及其对力学行为的影响机制成为增材制造材料在承载部件中应用的关键问题。增材制造材料缺陷绝对尺寸较小，数量较多，这使得常规的无损检测方法不可检，而剥层法等有损检测方法检不全，难以进一步对缺陷演化机制进行表征。

北京航空航天大学航空发动机结构强度及可靠性团队借助大科学装置上海同步辐射光源断层成像设备，直观阐释了增材制造材料微米级孔洞萌生、生长及融合主导的损伤机制，基于贝叶斯方法实现了材料损伤的概率化预测。相关论文发表在《Materials & Design》上。

论文链接：

doi.org/10.1016/j.matdes.2020.109353

文章采用同步辐射光源断层成像技术，对增材制造Ti-6Al-4V原位拉伸过程中的缺陷演化行为进行定量评估。通过对比不同加载阶段的缺陷形貌，直观阐释了微孔洞萌生、生长及融合主导的材料损伤机制，并基于此抽象出缺陷尺寸、密度作为内变量，发展了概率损伤模型用于含缺陷材料的变形行为预测。

▲Graphical abstract

研究采用增材制造成型的Ti-6Al-4V作为研究对象，在上海光源（SSRF）BL13W线站开展了原位拉伸试验，并在拉伸过程中设置不同的观测点进行断层扫描成像。通过对比不同加载阶段的缺陷尺寸、形状，直观展示了缺陷数量、尺寸的增加及不同缺陷的融合趋势。通过对其缺陷性质的量化，提出以缺陷尺寸及密度为内变量的损伤模型，提供了材料缺陷形貌与力学行为的关联方法。